膨胀土的水力作用机理及膨胀变形理论

发布时间：2024-04-20 13:17

　　膨胀土的水力作用主要是指水分(吸水、失水)和应力变化(卸荷、加荷)造成胀缩变形、裂隙发育和强度降低的作用,是膨胀土边坡失稳滑动的根本原因。由于膨胀土矿物表面带电,膨胀土在纯水和盐溶液中的膨胀行为差异很大,总是割裂开来各自研究,缺乏统一的膨胀变形理论。根据等温吸附理论,建立膨胀土的吸水体积Vw与上覆压力p和表面分维Ds的理论关系,基于膨胀变形等于膨胀土吸附水的体积,由此计算膨胀土的膨胀变形。膨胀土在盐溶液中的膨胀变形和剪切强度受渗透吸力影响,根据膨胀变形的分形模型,将盐溶液的渗透吸力π转化为修正有效应力pe(区别于Terzaghi有效应力),不同浓度盐溶液中的膨胀变形与修正有效应力pe表示为同一曲线,得到已有的膨胀变形试验数据的验证。

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【部分图文】：

图1双电层理论示意图

Bolt[12]根据膨胀土双电层厚度，计算了膨胀土的膨胀变形。Komine等[13]采用DDL理论计算了膨润土膨胀力和膨胀变形。发现低压力条件下，DDL理论给出的膨胀变形计算结果比试验数据小，并将膨胀变形计算结果的偏差归结于DDL理论计算中采用的颗粒表面积数值偏小的原因[12-1....

图2黏土表面形状

Xu[17-18]根据黏土矿物表面的等温吸附试验数据，计算和分析了黏土矿物表面的分维及分维影响因素，随着黏土含量增加，土颗粒表面分维增加。Xu等[19]采用筛分试验分析了中国各地不同类型膨胀土的颗粒分布规律，发现膨胀土颗粒累计质量分布曲线符合分形分布，膨胀土颗粒分布的分维介于2.....

图4膨胀变形示意图

式中，wV1为黏土颗粒的吸水体积，wVl=flls,fl为颗粒的形状系数，s为黏土颗粒的孔隙表面积。由于膨胀土团粒是一个分形体，膨胀土团粒与颗粒具有自相似结构，fL=fl，由此得到与渗透吸力对应的有效应力表达式：

图5膨胀土的压实试样

式中，H0,H1为土样初始厚度和膨胀后的厚度，Gs为膨胀土的相对密度，Cm为蒙脱石含量，ρd为干密度。图6膨胀土的自由膨胀试验

本文编号：3959467